Получить указатель на объект от указателя на какой-то член

Question

Предположим, что есть структура

struct Thing { 
    int a; 
    bool b; 
}; 

и я получаю указатель на член b этой структуры, скажем, в качестве параметра некоторой функции:

void some_function (bool * ptr) { 
    Thing * thing = /* ?? */; 
} 

Как получить указатель на содержащий объект? Самое главное: не нарушая какое-либо правило в стандарте, то есть я хочу, чтобы стандартное поведение определялось, а не неопределено, и не было определено поведение реализации.

Как сторона примечание: Я знаю, что это обходит тип безопасности.

Answer 1

Если вы уверены, что указатель действительно указывает на члена b в структуре, как если бы кто-то сделал

Thing t; 
some_function(&t.b); 

Тогда вы должны быть в состоянии использовать offsetof макрос, чтобы получить указатель на структуру :

std::size_t offset = offsetof(Thing, b); 
Thing* thing = reinterpret_cast<Thing*>(reinterpret_cast<int8_t*>(ptr) - offset); 

Обратите внимание, что если указатель ptr фактически не указывают на Thing::b члена, то приведенный выше код приведет к непредсказуемому поведению, если вы используете указатель thing.

Answer 2

void some_function (bool * ptr) { 
    Thing * thing = (Thing*)(((char*)ptr) - offsetof(Thing,b)); 
} 

Я думаю нет UB.

Answer 3

X* get_ptr(bool* b){ 
    static typename std::aligned_storage<sizeof(X),alignof(X)>::type buffer; 

    X* p=static_cast<X*>(static_cast<void*>(&buffer)); 
    ptrdiff_t const offset=static_cast<char*>(static_cast<void*>(&p->b))-static_cast<char*>(static_cast<void*>(&buffer)); 
    return static_cast<X*>(static_cast<void*>(static_cast<char*>(static_cast<void*>(b))-offset)); 
} 

Во-первых, мы создаем некоторое статическое хранилище, которое может провести X. Затем мы получаем адрес объекта X, который может существовать в буфере, и адрес элемента b этого объекта.

Кастинг назад char*, мы можем таким образом получить смещение bool в буфере, который мы можем использовать, чтобы настроить указатель на реальный bool обратно к указателю вмещающего X.

Answer 4

Мое предложение получено из ответа @Rod в Offset from member pointer without temporary instance, а аналогичное @ 0xbadf00d - в Offset of pointer to member.

Я начал воображать форму смещения, управляющую реализацией указателя на элемент данных класса, позже подтвержденный этой статьей и те тесты, которые я сделал.

Я не практикующий C++, так сожалею о краткости.

#include <iostream> 
#include <cstddef> 

using namespace std; 

struct Thing { 
    int a; 
    bool b; 
}; 

template<class T, typename U> 
std::ptrdiff_t member_offset(U T::* mem) 
{ 
    return 
    (&reinterpret_cast<const char&>( 
     reinterpret_cast<const T*>(1)->*mem) 
     - reinterpret_cast<const char*>(1)  ); 
} 

template<class T, typename U> 
T* get_T_from_data_member_pointer (U * ptr, U T::*pU) { 
    return reinterpret_cast<T*> (
     reinterpret_cast<char*>(ptr) 
    - member_offset(pU)); 
} 

int main() 
{ 

    Thing thing; 
    thing.b = false; 

    bool * ptr = &thing.b; 
    bool Thing::*pb = &Thing::b; 

    std::cout << "Thing object address accessed from Thing test object lvalue; value is: " 
     << &thing << "!\n";  
    std::cout << "Thing object address derived from pointer to class member; value is: " 
     << get_T_from_data_member_pointer(ptr, &Thing::b) << "!\n";  
}